滑动双层元素铁电体中的可切换能带拓扑与几何电流

我们证明，新发现的铁电且拓扑平庸的单层铋 (Bi) [Nature 617, 67 (2023)] 两层之间的滑动运动可以引发一系列拓扑相变，在平庸与非平庸状态之间交替。有趣的是，即使保持空间对称性，横向位移仍然可以开启和关闭量子自旋霍尔态。由层间滑动引起的显著带隙调制和能带反转主要源于涉及最外层原子的 Bi 原子的层内面内电荷转移过程，而非层间电荷重新分布。我们绘制了拓扑相图以及由滑动产生的几何 Berry 曲率偶极子诱导的非线性反常霍尔响应，突出了对边缘电流和霍尔电流进行稳健机械控制的潜力。$\mathbb{Z}_2$ 非平庸的双层构型可以产生与外电场正交的截然不同的横向电流。这是因为费米能级处的 Berry 曲率偶极子的方向和大小对滑动位移高度敏感。我们的结果表明，双层铋可以作为实现拓扑存储应用中低功耗“Berry slidetronics”的平台。